import math

class CoordTransform:
    def __init__(self):
        self.x_PI = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0
        self.PI = 3.1415926535897932384626
        self.a = 6378245.0
        self.ee = 0.00669342162296594323
    """
    百度坐标系 (BD-09) 与 火星坐标系 (GCJ-02) 的转换
    即 百度 转 谷歌、高德
    """
    def bd09_to_gcj02(self, bd_lon, bd_lat):
        x = bd_lon - 0.0065
        y = bd_lat - 0.006
        z = math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * math.sin(y * self.x_PI)
        theta = math.atan2(y, x) - 0.000003 * math.cos(x * self.x_PI)
        gg_lng = z * math.cos(theta)
        gg_lat = z * math.sin(theta)
        return [gg_lng, gg_lat]
    """
    火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换
    即谷歌、高德 转 百度
    """
    def gcj02_to_bd09(self, lng, lat):
        z = math.sqrt(lng * lng + lat * lat) + 0.00002 * math.sin(lat * self.x_PI)
        theta = math.atan2(lat, lng) + 0.000003 * math.cos(lng * self.x_PI)
        bd_lng = z * math.cos(theta) + 0.0065
        bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006
        return [bd_lng, bd_lat]
    """
    WGS84转GCJ02(火星坐标系)
    """
    def wgs84_to_gcj02(self, lng, lat):
        if self.out_of_china(lng, lat):
            return [lng, lat]
        
        dlat = self._transform_lat(lng - 105.0, lat - 35.0)
        dlng = self._transform_lng(lng - 105.0, lat - 35.0)
        radlat = lat / 180.0 * self.PI
        magic = math.sin(radlat)
        magic = 1 - self.ee * magic * magic
        sqrtmagic = math.sqrt(magic)
        dlat = (dlat * 180.0) / ((self.a * (1 - self.ee)) / (magic * sqrtmagic) * self.PI)
        dlng = (dlng * 180.0) / (self.a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * self.PI)
        mglat = lat + dlat
        mglng = lng + dlng
        return [mglng, mglat]

    """
    GCJ02(火星坐标系)转GPS84
    """
    def gcj02_to_wgs84(self, lng, lat):
        if self.out_of_china(lng, lat):
            return [lng, lat]
        
        dlat = self._transform_lat(lng - 105.0, lat - 35.0)
        dlng = self._transform_lng(lng - 105.0, lat - 35.0)
        radlat = lat / 180.0 * self.PI
        magic = math.sin(radlat)
        magic = 1 - self.ee * magic * magic
        sqrtmagic = math.sqrt(magic)
        dlat = (dlat * 180.0) / ((self.a * (1 - self.ee)) / (magic * sqrtmagic) * self.PI)
        dlng = (dlng * 180.0) / (self.a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * self.PI)
        mglat = lat + dlat
        mglng = lng + dlng
        return [lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat]

    def _transform_lat(self, lng, lat):
        """
        经纬度转换之纬度
        """
        ret = -100.0 + 2.0 * lng + 3.0 * lat + 0.2 * lat * lat + \
            0.1 * lng * lat + 0.2 * math.sqrt(abs(lng))
        ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * self.PI) + 20.0 *
                math.sin(2.0 * lng * self.PI)) * 2.0 / 3.0
        ret += (20.0 * math.sin(lat * self.PI) + 40.0 *
                math.sin(lat / 3.0 * self.PI)) * 2.0 / 3.0
        ret += (160.0 * math.sin(lat / 12.0 * self.PI) + 320 *
                math.sin(lat * self.PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0
        return ret

    def _transform_lng(self, lng, lat):
        """
        经纬度转换之经度
        """
        ret = 300.0 + lng + 2.0 * lat + 0.1 * lng * lng + \
            0.1 * lng * lat + 0.1 * math.sqrt(abs(lng))
        ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * self.PI) + 20.0 *
                math.sin(2.0 * lng * self.PI)) * 2.0 / 3.0
        ret += (20.0 * math.sin(lng * self.PI) + 40.0 *
                math.sin(lng / 3.0 * self.PI)) * 2.0 / 3.0
        ret += (150.0 * math.sin(lng / 12.0 * self.PI) + 300.0 *
                math.sin(lng / 30.0 * self.PI)) * 2.0 / 3.0
        return ret

    def out_of_china(self, lng, lat):
        """
        判断是否在国内，不在国内则不做偏移
        """
        # 纬度3.86~53.55,经度73.66~135.05 
        return not (lng > 73.66 and lng < 135.05 and lat > 3.86 and lat < 53.55)

# 使用示例
if __name__ == '__main__':
    # 创建转换器实例
    transform = CoordTransform()
    
    # 测试坐标转换
    lng, lat = 116.404, 39.915
    
    # WGS84 转 GCJ02
    gcj02_coord = transform.wgs84_to_gcj02(lng, lat)
    print(f"WGS84 转 GCJ02: {gcj02_coord}")
    
    # GCJ02 转 BD09
    bd09_coord = transform.gcj02_to_bd09(*gcj02_coord)
    print(f"GCJ02 转 BD09: {bd09_coord}")